2.3. Определение технических показателей грунтового насоса и выбор главного двигателя

По напору, соответствующему расчетной скорости V_р, и ранее определенной по (2) подаче Q_см рассчитывается мощность грунтового насоса N, кВт:

, (20)

где η – коэффициент полезного действия грунтового насоса (в расчетах можно принять η = 0,7); [ρ] = кг/м³, [g] = м/с², [H] = м, [Q_см] = м³/с.

Для выбора главного двигателя, кроме мощности, необходимо знать допустимые границы частоты вращения рабочего колеса грунтового насоса.

Максимальную частоту вращения рабочего колеса грунтового насоса ограничивают для повышения износостойкости входных элементов насоса и его надежности. С уменьшением частоты вращения снижается интенсивность абразивного изнашивания и уменьшаются действующие на ротор динамические нагрузки, связанные с неизбежным дисбалансом рабочего колеса и забиванием каналов проточной части крупными предметами. Полагают также, что уменьшение частоты вращения способствует улучшению кавитационных свойств насоса.

Интенсивность абразивного изнашивания входных элементов рабочего колеса зависит от окружной скорости на входе u₁. Приняв максимальное значение этой скорости для насосов с дизельным приводом = 12 м/с и учитывая, что диаметр входа на лопасти рабочего колеса близок к диаметру грунтопровода D, получим [1], об/мин:

. (21)

Минимальная частота вращения рабочего колеса грунтового насоса ограничивается, хотя и не очень строго, наименьшим значением коэффициента быстроходности Из этого условия получим [1], об/мин:

. (22)

По мощности и диапазону частоты вращения выбирается главный двигатель по приложению А. Мощность его принимается ближайшей к расчетной, полученной по (20).

В качестве главного двигателя необходимо выбрать дизель. Привод насоса может осуществляться напрямую или через редуктор. Предпочтение следует отдать двигателям с наименьшим удельным расходом топлива.

У грунтового насоса не требуется изменять направление вращения, поэтому выбирается нереверсивный двигатель. Однако, учитывая, что ряд судовых дизелей выпускается только в реверсивном исполнении или с реверс-редукторами, их можно устанавливать и на землесосных снарядах.

Из-за ограниченного числа пригодных к установке двигателей мощность их будет в большей или меньшей степени отличаться от расчетной. Поэтому для определения уточненных значений напора и подачи грунтового насоса, а также производительности землесосного снаряда по грунту, необходимо найти точку пересечения построенной ранее характеристики грунтопровода Н_гр = f(V) с кривой H = f(V), соответствующей номинальной мощности двигателя (рис. 1). Эта кривая строится по уравнению [1], м:

, (23)

где N_д – мощность двигателя или на выходном валу редуктора, кВт.

Рис. 1. К определению технических показателей грунтового насоса:

1 – характеристика грунтопровода Н_гр = f(V) при движении

водогрунтовой смеси; 2 – зависимость H = f(V) при постоянной

мощности грунтового насоса

При построении кривой по уравнению (23) можно принять те же значения скоростей движения водогрунтовой смеси, что и при расчете грунтопровода по табл. 2. Если точка пересечения кривых окажется за пределами принятого диапазона скоростей, допускается экстраполяция кривых. Построение рекомендуется сделать на листе миллиметровой бумаги формата А4.

Напор, соответствующий точке А (см. рис. 1) пересечения характеристики грунтопровода Н_гр = f(V) с кривой H = f(V), построенной по уравнению (23), является напором грунтового насоса. По найденной в результате построения скорости V_А (м/с) движения водогрунтовой смеси в грунтопроводе определяется подача грунтового насоса, м³/с:

. (24)

По известному значению подачи уточняется производительность землесосного снаряда по грунту [1], м³/ч:

(25)